JP2009295300A - Imbalance determination circuit, power supply device, and imbalance determination method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、複数の蓄電体における蓄電量の不均衡が生じているか否かを判定する不均衡判定回路、電源装置、及び不均衡判定方法に関する。 The present invention relates to an imbalance determination circuit, a power supply apparatus, and an imbalance determination method for determining whether or not an imbalance of the amount of electricity stored in a plurality of power storage units has occurred.
近年、二次電池等の蓄電装置は、太陽電池や発電装置と組み合わされ、電源システムとして広く利用されている。発電装置は、風力や水力といった自然エネルギーや内燃機関等の人工的な動力によって駆動される。このような蓄電装置を組み合わせた電源システムは、余剰な電力を蓄電装置に蓄積し、負荷装置が必要な時に蓄電装置から電力を供給することによって、エネルギー効率の向上を図っている。 In recent years, power storage devices such as secondary batteries have been widely used as power supply systems in combination with solar cells and power generation devices. The power generation device is driven by natural energy such as wind power or hydraulic power or artificial power such as an internal combustion engine. A power supply system that combines such power storage devices is designed to improve energy efficiency by storing surplus power in the power storage device and supplying power from the power storage device when a load device is required.
このようなシステムの一例としては、太陽光発電システムが挙げられる。太陽光発電システムは、太陽光による発電量が、負荷装置の電力消費量に比べて大きい場合には、余剰電力で蓄電装置に充電を行う。逆に、発電量が負荷装置の消費電力より小さい場合には、不足の電力を補うために蓄電装置から出力して、負荷装置を駆動する。 An example of such a system is a solar power generation system. The solar power generation system charges the power storage device with surplus power when the amount of power generated by sunlight is larger than the power consumption of the load device. On the contrary, when the power generation amount is smaller than the power consumption of the load device, the load device is driven by outputting from the power storage device in order to compensate for the insufficient power.
このように、太陽光発電システムにおいては、従来利用されていなかった余剰電力を蓄電装置に蓄積できるため、蓄電装置を用いない電源システムに比べて、エネルギー効率を高めることができる。 Thus, in the photovoltaic power generation system, surplus power that has not been used in the past can be stored in the power storage device, so that energy efficiency can be improved compared to a power supply system that does not use the power storage device.
このような太陽光発電システムにおいては、蓄電装置が満充電になってしまうと余剰電力を充電できなくなって、損失が生じる。そこで、余剰電力を効率よく蓄電装置に充電するため、二次電池の充電状態(以下、SOC:State Of Charge)が100%とならないように、充電制御が行われている。また、必要なときに負荷装置を駆動できるように、SOCが0(ゼロ)%とならないようにも充電制御が行われている。具体的には、通常、蓄電装置においては、SOCが20%〜80%の範囲で推移するように充電制御が行われている。 In such a photovoltaic power generation system, if the power storage device is fully charged, surplus power cannot be charged, and loss occurs. Therefore, in order to efficiently charge the power storage device with surplus power, charge control is performed so that the state of charge of the secondary battery (hereinafter referred to as SOC: State Of Charge) does not become 100%. In addition, charging control is performed so that the SOC does not become 0 (zero)% so that the load device can be driven when necessary. Specifically, in the power storage device, charging control is normally performed so that the SOC changes in the range of 20% to 80%.
また、エンジンとモータとを用いたハイブリット自動車(HEV;Hybrid Electric Vehicle)もこのような原理を利用している。HEVは、走行に必要な動力に対してエンジンからの出力が大きい場合には、余剰のエンジン出力で発電機を駆動し、蓄電装置を充電する。また、HEVは、車両の制動や減速時には、モータを発電機として利用することによって蓄電装置を充電する。 A hybrid electric vehicle (HEV) using an engine and a motor also uses such a principle. When the output from the engine is large relative to the power required for traveling, the HEV drives the generator with the surplus engine output and charges the power storage device. In addition, the HEV charges the power storage device by using the motor as a generator during braking or deceleration of the vehicle.
さらに、夜間電力の有効活用をした負荷平準化電源やプラグインハイブリット車も最近注目されている。負荷平準化電源は、電力消費が少なく、電力料金が安い夜間に蓄電装置に電力を貯蔵し、電力消費がピークとなる日中に、貯蔵した電力を活用するシステムである。電力の消費量を平滑化することにより、電力の発電量を一定にし、電力設備の効率的運用や設備投資の削減に貢献することを目的としている。 In addition, load leveling power sources and plug-in hybrid vehicles that make effective use of nighttime power have recently attracted attention. The load leveling power source is a system that stores power in a power storage device at night when the power consumption is low and the power rate is low, and uses the stored power during the day when the power consumption peaks. The purpose is to make the power generation amount constant by smoothing the power consumption, and to contribute to the efficient operation of power facilities and the reduction of capital investment.
また、プラグインハイブリット車は夜間電力を活用し、燃費が悪い市街地走行時には蓄電装置から電力を供給するEV走行が主体に、長距離走行時には、エンジンとモータを活用したHEV走行を行うことにより、トータルのCO2の排出量の削減を目的としている。 Plug-in hybrid vehicles use nighttime power, mainly EV driving that supplies power from the power storage device when driving in urban areas with poor fuel efficiency, and by HEV driving using the engine and motor during long distance driving, The goal is to reduce total CO 2 emissions.
ところで、このような蓄電装置は、所望の出力電圧を得るために、複数の蓄電素子(単電池等)を直列に接続することによって構成されている。このような蓄電素子では、個々の蓄電素子の蓄電電荷量がバラついた状態で深い放電が行われると、蓄電電荷量が少ない蓄電素子がより過放電され、蓄電素子が劣化して蓄電装置全体の寿命を低下させることとなる。 By the way, such a power storage device is configured by connecting a plurality of power storage elements (single cells or the like) in series in order to obtain a desired output voltage. In such a power storage element, when a deep discharge is performed in a state where the amount of stored charge of each power storage element varies, the power storage element with a small amount of stored charge is further overdischarged, and the power storage element deteriorates and the entire power storage device This will reduce the lifespan.
このような蓄電装置の寿命の劣化を抑制するために、蓄電電荷量(SOC)にバラツキが発生すると、均等化手段を用いて蓄電電荷量のバラツキを解消する技術が知られている。均等化する手段として、最低電圧と各蓄電素子の端子電圧とを比較し、電圧差が所定値を超えると均等化させる方法が開示されている(例えば、特許文献1参照。)。
しかしながら、上述の特許文献1に開示の方法では、均等化する手段としては、最低電圧と各蓄電素子の端子電圧とを比較し、電圧差が所定値以上になった場合に均等化判定をするため、SOCの変化に対するOCV(Open Circuit Voltage:開放電圧)の変化が小さい特性を有する蓄電素子では、蓄電電荷量が電圧差に反映されないため、電圧差による検出では蓄電電荷量のバラツキの検出精度が低下する。
However, in the method disclosed in
図10は、二次電池(例えばリチウムイオン二次電池)のSOCと端子電圧との関係を示すグラフである。図10の横軸はSOC、縦軸は二次電池の無負荷時の端子電圧、すなわちOCVを示している。二次電池の端子電圧は、図10のグラフG101で示すように、一般的には充電が進んでSOCが増大するにつれて二次電池の端子電圧が上昇する。 FIG. 10 is a graph showing the relationship between the SOC and the terminal voltage of a secondary battery (for example, a lithium ion secondary battery). In FIG. 10, the horizontal axis indicates the SOC, and the vertical axis indicates the terminal voltage when the secondary battery is not loaded, that is, the OCV. As shown by a graph G101 in FIG. 10, the terminal voltage of the secondary battery generally increases as the charging progresses and the SOC increases.
従って、グラフG101に示すような性質を有する蓄電素子の場合、蓄電電荷量の変化が容易に端子電圧に反映されるため、蓄電電荷量のバラツキの検知精度は良好となる。 Therefore, in the case of the power storage element having the properties shown in the graph G101, the change in the stored charge amount is easily reflected in the terminal voltage, so that the detection accuracy of the stored charge amount variation is good.
しかし、蓄電素子の中には、例えば図10のグラフG102で示すように、SOC、すなわち蓄電電荷量の変化に対して端子電圧の変化が小さく、平坦な電圧特性を有するものがある。このようにSOCの変化に対して端子電圧の変化が平坦な蓄電素子の場合、SOCの変化に対して端子電圧が緩やかに変化するため、端子電圧に基づいてSOCを検出すると、蓄電電荷量のバラツキの検知精度が低下することになる。例えば、実際のSOCが20%であるのに80%と誤検知したりするおそれがあるからである。 However, some power storage elements have a flat voltage characteristic with a small change in terminal voltage with respect to a change in SOC, that is, the amount of stored charge, as indicated by a graph G102 in FIG. In this way, in the case of a power storage element in which the change in terminal voltage is flat with respect to the change in SOC, the terminal voltage changes gently with respect to the change in SOC. Therefore, if the SOC is detected based on the terminal voltage, The detection accuracy of variation will be reduced. For example, there is a possibility that the actual SOC is 20% but erroneously detected as 80%.
そして、蓄電電荷量のバラツキの検知精度が低下すると、蓄電電荷量のバラツキが発生したまま蓄電装置が充放電されて、複数の蓄電素子のうち、蓄電電荷量が少ないものが過放電され、蓄電電荷量の多いものが過充電される結果、蓄電素子が劣化し、蓄電装置全体の寿命劣化を加速してしまうという不都合があった。 When the detection accuracy of the stored charge amount variation decreases, the storage device is charged / discharged while the stored charge amount variation occurs, and a plurality of storage elements with a small stored charge amount are overdischarged, As a result of overcharging those having a large amount of charge, there is a disadvantage that the power storage element deteriorates and the life deterioration of the entire power storage device is accelerated.
本発明は、このような事情に鑑みて為された発明であり、複数の蓄電体における各蓄電量に不均衡が生じているか否かの判定精度を向上することができる不均衡判定回路、不均衡判定方法、及びこれを用いた電源装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an imbalance determination circuit that can improve the accuracy of determining whether or not an imbalance has occurred in each storage amount in a plurality of power storage units, An object of the present invention is to provide a balance determination method and a power supply device using the same.
本発明に係る不均衡判定回路は、複数の蓄電体における端子電圧をそれぞれ検出する電圧検出部と、前記複数の蓄電体の充電中に当該充電を停止させると共に当該充電の停止中において前記電圧検出部により検出される各端子電圧から当該各端子電圧の所定時間あたりの変化量を示す電圧傾き情報をそれぞれ取得する傾き情報取得処理を行う傾き取得部と、前記複数の蓄電体における蓄電量の不均衡が生じているか否かを、前記傾き取得部により取得される前記各端子電圧に対応する複数の電圧傾き情報を用いて判定する不均衡判定部とを備える。 The imbalance determination circuit according to the present invention includes a voltage detection unit that detects a terminal voltage in each of the plurality of power storage units, and stops the charging while the plurality of power storage units are being charged, and detects the voltage while the charging is stopped. An inclination acquisition unit that performs an inclination information acquisition process for acquiring voltage inclination information indicating a change amount of each terminal voltage per predetermined time from each terminal voltage detected by the unit; And an imbalance determination unit that determines whether or not an equilibrium has occurred using a plurality of pieces of voltage gradient information corresponding to the terminal voltages acquired by the gradient acquisition unit.
また、本発明に係る不均衡判定方法は、電圧検出部が、複数の蓄電体における端子電圧をそれぞれ検出するステップと、傾き取得部が、前記複数の蓄電体の充電中に当該充電を停止させると共に当該充電の停止中において前記電圧検出部により検出される各端子電圧から当該各端子電圧の所定時間あたりの変化量を示す電圧傾き情報をそれぞれ取得する傾き情報取得処理を行うステップと、不均衡判定部が、前記複数の蓄電体における蓄電量の不均衡が生じているか否かを、前記傾き取得部により取得される前記各端子電圧に対応する複数の電圧傾き情報を用いて判定するステップとを含む。 Further, in the imbalance determination method according to the present invention, the voltage detection unit detects each of the terminal voltages in the plurality of power storage units, and the slope acquisition unit stops the charging during the charging of the plurality of power storage units. And a step of performing slope information acquisition processing for acquiring voltage slope information indicating a change amount of each terminal voltage per predetermined time from each terminal voltage detected by the voltage detection unit while the charging is stopped, and imbalance A step of determining, using a plurality of pieces of voltage gradient information corresponding to each terminal voltage acquired by the gradient acquisition unit, whether or not a determination unit has an imbalance in the amount of electricity stored in the plurality of power storage units; including.
この構成によれば、傾き取得部によって、複数の蓄電体の充電中に当該充電が停止され、当該充電の停止中において電圧検出部により検出される各端子電圧から当該各端子電圧の所定時間あたりの変化量を示す電圧傾き情報がそれぞれ取得される。そして、不均衡判定部によって、傾き取得部により取得される電圧傾き情報を用いて、複数の蓄電体における蓄電量の不均衡が生じているか否かが判定される。この場合、蓄電量の変化に対して端子電圧の変化が小さい蓄電体を用いた場合であっても、電圧傾き情報に基づいて複数の蓄電体における蓄電量の不均衡が生じているか否かを判定することにより、背景技術のように端子電圧から直接換算されたSOCに基づき不均衡の有無を判定する場合よりも各蓄電量に不均衡が生じているか否かの判定精度を向上することができる。 According to this configuration, the inclination acquisition unit stops the charging during charging of the plurality of power storage units, and from each terminal voltage detected by the voltage detection unit during the charging stop, the terminal voltage per predetermined time. Voltage gradient information indicating the amount of change is acquired. Then, using the voltage gradient information acquired by the gradient acquisition unit, the imbalance determination unit determines whether or not there is an imbalance in the amount of power stored in the plurality of power storage units. In this case, even when a power storage unit having a small change in terminal voltage with respect to a change in power storage amount is used, it is determined whether or not there is an imbalance in the power storage amount among a plurality of power storage units based on the voltage slope information. By determining, it is possible to improve the determination accuracy of whether or not each storage amount has an imbalance as compared to the case of determining the presence or absence of an imbalance based on the SOC directly converted from the terminal voltage as in the background art. it can.
また、前記不均衡判定部は、前記複数の蓄電体における蓄電量の不均衡が生じているか否かを、前記傾き取得部により取得される複数の電圧傾き情報を用いて、互いに異なる判定処理によって予備的に判定する複数の予備判定部と、前記複数の判定処理部による判定結果に基づいて、前記複数の蓄電体における蓄電量の不均衡が生じているか否かを最終的に判定する最終判定部とを備えることが好ましい。 In addition, the imbalance determination unit may determine whether or not there is an imbalance in the amount of power stored in the plurality of power storage units by using different determination processes using the plurality of voltage gradient information acquired by the gradient acquisition unit. Final determination for finally determining whether or not there is an imbalance in the amount of electricity stored in the plurality of power storage units based on the determination results by the plurality of preliminary determination units and the plurality of determination processing units. It is preferable to provide a part.
この構成によれば、複数の予備判定部によって、傾き取得部により各端子電圧に対応して取得される複数の電圧傾き情報を用いて、互いに異なる判定処理によって複数の蓄電体における蓄電量の不均衡が生じているか否かが予備的に判定される。そして、最終判定部によって、互いに異なる判定処理による複数の予備的な判定結果に基づいて、複数の蓄電体における蓄電量の不均衡が生じているか否かが最終的に判定されるので、1つの判定処理結果に基づき蓄電量の不均衡の有無を判定する場合よりも、各蓄電量に不均衡が生じているか否かの判定精度を向上することができる。 According to this configuration, the plurality of preliminary determination units use the plurality of voltage gradient information acquired in correspondence with each terminal voltage by the gradient acquisition unit, and the amount of power storage in the plurality of power storage units is determined by different determination processes. A preliminary determination is made as to whether an equilibrium has occurred. Then, the final determination unit finally determines whether or not there is an imbalance in the amount of power stored in the plurality of power storage units based on a plurality of preliminary determination results from different determination processes. Compared with the case where it is determined whether or not there is an imbalance in the amount of stored electricity based on the determination processing result, it is possible to improve the determination accuracy of whether or not there is an imbalance in the amount of stored electricity.
また、前記複数の予備判定部のうち一つは、前記充電の停止直後において、前記傾き取得部によって取得された各電圧傾き情報相互間の差が、予め設定された第1判定値を超えたとき、前記不均衡が生じていると予備的に判定することが好ましい。 In addition, one of the plurality of preliminary determination units has a difference between voltage gradient information acquired by the gradient acquisition unit exceeding a preset first determination value immediately after the charging is stopped. It is preferable to preliminarily determine that the imbalance has occurred.
この構成によれば、複数の予備判定部のうち一つは、充電の停止直後に傾き取得部によって取得された各電圧傾き情報相互間の差に基づいて、不均衡が生じているか否かの予備的な判定を実行することができるので、判定時間を短縮することが容易である。 According to this configuration, one of the plurality of preliminary determination units determines whether or not an imbalance has occurred based on the difference between the pieces of voltage gradient information acquired by the gradient acquisition unit immediately after stopping charging. Since preliminary determination can be performed, it is easy to shorten the determination time.
また、前記複数の予備判定部のうち一つは、前記充電の停止から予め設定された設定時間経過したときにおいて、前記傾き取得部によって取得された各電圧傾き情報相互間の差が、予め設定された第2判定値を超えたとき、前記不均衡が生じていると予備的に判定することが好ましい。 In addition, one of the plurality of preliminary determination units is configured such that a difference between the respective voltage gradient information acquired by the gradient acquisition unit is set in advance when a preset set time has elapsed since the charging is stopped. It is preferable to preliminarily determine that the imbalance has occurred when the determined second determination value is exceeded.
この構成によれば、充電の停止から予め設定された設定時間経過したとき、各蓄電体から得られる電圧傾き情報と、各蓄電体の蓄電量とは相関関係があるから、複数の予備判定部のうち一つは、充電の停止から予め設定された設定時間経過したときにおいて、傾き取得部によって取得された各電圧傾き情報相互間の差が予め設定された第2判定値を超える場合、不均衡が生じていると予備的に判定することができる。 According to this configuration, when a preset set time has elapsed from the stop of charging, the voltage gradient information obtained from each power storage unit and the power storage amount of each power storage unit have a correlation, so that a plurality of preliminary determination units One of the cases is that if the difference between the respective voltage slope information acquired by the slope acquisition unit exceeds a preset second determination value when a preset set time has elapsed since the stop of charging, It can be preliminarily determined that an equilibrium has occurred.
また、前記複数の予備判定部のうち一つは、前記傾き取得部により取得される各電圧傾き情報が予め設定された基準値と等しくなったときの、前記充電の停止からの経過時間の相互間の差が、予め設定された第3判定値を超えたとき、前記不均衡が生じていると予備的に判定することが好ましい。 In addition, one of the plurality of preliminary determination units is configured such that each of the elapsed time from the stop of charging when each voltage gradient information acquired by the gradient acquisition unit becomes equal to a preset reference value. When the difference between them exceeds a preset third determination value, it is preferable to preliminarily determine that the imbalance has occurred.
この構成によれば、傾き取得部により取得される各電圧傾き情報が予め設定された基準値と等しくなったときの、充電の停止からの経過時間と、各蓄電体の蓄電量とは相関関係があるから、複数の予備判定部のうち一つは、傾き取得部により取得される各電圧傾き情報が予め設定された基準値と等しくなったときの、充電の停止からの経過時間の相互間の差が、予め設定された第3判定値を超える場合、不均衡が生じていると予備的に判定することができる。 According to this configuration, when each voltage gradient information acquired by the gradient acquisition unit is equal to a preset reference value, there is a correlation between the elapsed time from the stop of charging and the charged amount of each power storage unit Therefore, one of the plurality of preliminary determination units is based on the relationship between the elapsed time from the stop of charging when each voltage gradient information acquired by the gradient acquisition unit is equal to a preset reference value. If the difference exceeds the third determination value set in advance, it can be preliminarily determined that an imbalance has occurred.
また、前記最終判定部は、前記複数の予備判定部の全てが、前記不均衡が生じていると判定したとき、前記不均衡が生じていると最終的に判定することが好ましい。 In addition, it is preferable that the final determination unit finally determines that the imbalance has occurred when all of the plurality of preliminary determination units have determined that the imbalance has occurred.
この構成によれば、複数の予備判定部の全てが、不均衡が生じていると判定したとき、最終判定部が、不均衡が生じていると最終的に判定するので、不均衡の判定の確実性が向上し、誤判定による均等化処理の多発を防止することができる。 According to this configuration, when all of the plurality of preliminary determination units determine that an imbalance has occurred, the final determination unit finally determines that an imbalance has occurred. Certainty is improved and frequent equalization processing due to erroneous determination can be prevented.
また、前記最終判定部は、前記複数の予備判定部のうち少なくとも一つが、前記不均衡が生じていると判定したとき、前記不均衡が生じていると最終的に判定するようにしてもよい。 The final determination unit may finally determine that the imbalance has occurred when at least one of the plurality of preliminary determination units determines that the imbalance has occurred. .
この構成によれば、複数の予備判定部のうち少なくとも一つが、不均衡が生じていると判定したとき、最終判定部が、不均衡が生じていると最終的に判定するので、不均衡の検出漏れが生じるおそれを低減することができる。 According to this configuration, when at least one of the plurality of preliminary determination units determines that an imbalance has occurred, the final determination unit finally determines that an imbalance has occurred. It is possible to reduce the possibility of detection omission.
また、前記蓄電体は、充電を停止した後における端子電圧の所定時間あたりの低下量が、蓄電量が増大するほど大きくなるものであることが好ましい。 Moreover, it is preferable that the said electrical storage body becomes so that the fall amount per predetermined time of the terminal voltage after stopping charging becomes large, so that the electrical storage amount increases.
この構成によれば、各蓄電体における蓄電量の差が、充電を停止した後における各蓄電体の端子電圧の所定時間あたりの低下量の差として得られるので、各蓄電体における蓄電量の不均衡が生じているか否かを判定することが容易となる。 According to this configuration, the difference in the amount of electricity stored in each power storage unit is obtained as the difference in the amount of decrease in the terminal voltage of each power storage unit per predetermined time after the charging is stopped. It becomes easy to determine whether or not an equilibrium has occurred.
また、前記蓄電体は、正極活物質として、オリビン系リチウム複合リン酸塩を用いたリチウムイオン二次電池であることが好ましい。 Moreover, it is preferable that the said electrical storage body is a lithium ion secondary battery using the olivine type lithium composite phosphate as a positive electrode active material.
正極活物質として、オリビン系リチウム複合リン酸塩を用いたリチウムイオン二次電池は、充電を停止したときに生じる端子電圧の低下量が、蓄電量が大きいほど大きくなるので、上述の蓄電体として好適である。 Lithium ion secondary batteries that use olivine-based lithium composite phosphate as the positive electrode active material have a larger amount of decrease in terminal voltage that occurs when charging is stopped. Is preferred.
また、前記正極活物質は、LiXAYBZPO4(Aは、Me、Fe、Mn、Co、Ni、Cuのうち少なくとも一種、Bは、Mg、Ca、Sr、Sc、Y、Ti、Zr、V、Nb、Cr、Mo、W、Ag、Zn、In、Sn、Sbのうち少なくとも一種、0<X≦1、0.9≦Y≦1、0≦Z≦0.1)であることが好ましい。 Also, the positive electrode active material, Li X A Y B Z PO 4 (A is, Me, at least one of Fe, Mn, Co, Ni, Cu, B is, Mg, Ca, Sr, Sc , Y, Ti , Zr, V, Nb, Cr, Mo, W, Ag, Zn, In, Sn, Sb, 0 <X ≦ 1, 0.9 ≦ Y ≦ 1, 0 ≦ Z ≦ 0.1) Preferably there is.
正極活物質として、LiXAYBZPO4(Aは、Me、Fe、Mn、Co、Ni、Cuのうち少なくとも一種、Bは、Mg、Ca、Sr、Sc、Y、Ti、Zr、V、Nb、Cr、Mo、W、Ag、Zn、In、Sn、Sbのうち少なくとも一種、0<X≦1、0.9≦Y≦1、0≦Z≦0.1)を用いたリチウムイオン二次電池は、充電を停止したときに生じる端子電圧の低下量が、蓄電量が大きいほど大きくなるので、上述の蓄電体として好適である。 As a positive electrode active material, Li X A Y B Z PO 4 (A is, Me, Fe, Mn, Co , Ni, at least one of Cu, B is, Mg, Ca, Sr, Sc , Y, Ti, Zr, Lithium using at least one of V, Nb, Cr, Mo, W, Ag, Zn, In, Sn, and Sb, 0 <X ≦ 1, 0.9 ≦ Y ≦ 1, 0 ≦ Z ≦ 0.1) An ion secondary battery is suitable as the above-described power storage unit because the amount of decrease in terminal voltage that occurs when charging is stopped increases as the amount of stored power increases.
また、前記傾き取得部は、前記電圧検出部によって検出された各端子電圧が、予め設定された基準電圧を超えた場合、前記傾き情報取得処理を行うことが好ましい。 Moreover, it is preferable that the said inclination acquisition part performs the said inclination information acquisition process, when each terminal voltage detected by the said voltage detection part exceeds the preset reference voltage.
各蓄電体の蓄電量が少ないときは、蓄電量の不均衡を低減する必要性は少ないと考えられる。そこで、電圧検出部によって検出された各端子電圧が、予め設定された基準電圧を超え、ある程度以上の蓄電量があると考えられるときに、傾き情報取得処理を行うことで、傾き情報取得処理の実行頻度を減少させることが可能となる。そして、傾き情報取得処理では充電を停止するので、傾き情報取得処理の実行頻度が減少すれば、充電が停止される機会が減少する結果、本来蓄電体に充電されるべき電力が充電停止によって充電されず、損失となってしまうおそれが低減される。 When the power storage amount of each power storage unit is small, it is considered that there is little need to reduce the power storage amount imbalance. Therefore, when each terminal voltage detected by the voltage detection unit exceeds a preset reference voltage and it is considered that there is a certain amount of stored electricity, the inclination information acquisition process is performed by performing the inclination information acquisition process. It is possible to reduce the execution frequency. Since charging is stopped in the inclination information acquisition process, if the frequency of execution of the inclination information acquisition process is reduced, the opportunity to stop charging is reduced. The risk of being lost is reduced.
また、前記電圧検出部は、前記各蓄電体の端子電圧を検出する複数の電圧測定部を備えることが好ましい。 Moreover, it is preferable that the said voltage detection part is provided with the several voltage measurement part which detects the terminal voltage of each said electrical storage body.
この構成によれば、各蓄電体の端子電圧を同時に検出することができるので、各蓄電体の端子電圧の検出時間を短縮することが容易となる。 According to this configuration, since the terminal voltage of each power storage unit can be detected at the same time, it is easy to shorten the detection time of the terminal voltage of each power storage unit.
また、前記電圧検出部は、前記各蓄電体の端子電圧を検出する一つの電圧測定部と、前記電圧測定部と前記各蓄電体との接続関係を切り換えて、前記電圧測定部により前記各蓄電体の端子電圧をそれぞれ検出させる切換部とを備えるようにしてもよい。 In addition, the voltage detection unit switches a connection relationship between the voltage measurement unit that detects a terminal voltage of each power storage unit, and the voltage measurement unit and each power storage unit, and the voltage measurement unit causes each of the power storage units to be switched. You may make it provide the switching part which detects each terminal voltage of a body.
この構成によれば、電圧測定部を一つ設けるだけで、各蓄電体の端子電圧を検出できるので、省スペース化や低コスト化が容易となる。 According to this configuration, the terminal voltage of each power storage unit can be detected by providing only one voltage measuring unit, so that space saving and cost reduction are facilitated.
また、本発明に係る電源装置は、上述の不均衡判定回路と、前記複数の蓄電体と、前記複数の蓄電体を、それぞれ放電させる放電部と、前記不均衡判定部によって、前記不均衡が生じていると判定されたとき、前記電圧検出部により検出される端子電圧が、それぞれ予め設定された目標電圧以下になるまで、前記放電部によって前記各蓄電体を放電させる強制放電制御部とを備える。 Further, the power supply device according to the present invention includes the imbalance determination circuit, the plurality of power storage units, a discharge unit that discharges the plurality of power storage units, and the imbalance determination unit. A forced discharge control unit for discharging each power storage unit by the discharge unit until a terminal voltage detected by the voltage detection unit is equal to or lower than a preset target voltage when it is determined that the voltage detection unit has occurred. Prepare.
この構成によれば、各蓄電体の蓄電量の不均衡が上述の不均衡判定回路によって検出されると、放電部によって、各蓄電体の端子電圧がそれぞれ目標電圧以下になるまで放電されて、不均衡が低減される。 According to this configuration, when an imbalance in the storage amount of each power storage unit is detected by the above-described imbalance determination circuit, the discharge unit discharges each terminal voltage of each power storage unit to a target voltage or less, Imbalance is reduced.
このような構成の充電制御回路、及び充電制御方法は、傾き取得部によって、複数の蓄電体の充電中に当該充電が停止され、当該充電の停止中において電圧検出部により検出される各端子電圧から当該各端子電圧の所定時間あたりの変化量を示す電圧傾き情報がそれぞれ取得される。そして、不均衡判定部によって、傾き取得部により取得される電圧傾き情報を用いて、複数の蓄電体における蓄電量の不均衡が生じているか否かが判定される。この場合、蓄電量の変化に対して端子電圧の変化が小さい蓄電体を用いた場合であっても、電圧傾き情報に基づいて複数の蓄電体における蓄電量の不均衡が生じているか否かを判定することにより、背景技術のように端子電圧から直接換算されたSOCに基づき不均衡の有無を判定する場合よりも各蓄電量に不均衡が生じているか否かの判定精度を向上することができる。 In the charge control circuit and the charge control method configured as described above, the slope acquisition unit stops the charging during charging of the plurality of power storage units, and each terminal voltage detected by the voltage detection unit while the charging is stopped. Thus, voltage gradient information indicating the amount of change of each terminal voltage per predetermined time is acquired. Then, using the voltage gradient information acquired by the gradient acquisition unit, the imbalance determination unit determines whether or not there is an imbalance in the amount of power stored in the plurality of power storage units. In this case, even when a power storage unit having a small change in terminal voltage with respect to a change in power storage amount is used, it is determined whether or not there is an imbalance in the power storage amount among a plurality of power storage units based on the voltage slope information. By determining, it is possible to improve the determination accuracy of whether or not each storage amount has an imbalance as compared to the case of determining the presence or absence of an imbalance based on the SOC directly converted from the terminal voltage as in the background art. it can.
以下、本発明に係る実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において同一の符号を付した構成は、同一の構成であることを示し、その説明を省略する。図1は、本発明の一実施形態に係る不均衡判定方法を用いた不均衡判定回路、及びこの不均衡判定回路を備えた電源装置、電源システムの構成の一例を示すブロック図である。 Embodiments according to the present invention will be described below with reference to the drawings. In addition, the structure which attached | subjected the same code | symbol in each figure shows that it is the same structure, The description is abbreviate | omitted. FIG. 1 is a block diagram illustrating an example of a configuration of an imbalance determination circuit using an imbalance determination method according to an embodiment of the present invention, a power supply device including the imbalance determination circuit, and a power supply system.
図1に示す電源システム1は、発電装置10、電源制御装置30、及び蓄電装置40を備えて構成されている。そして、電源制御装置30及び蓄電装置40によって、電源装置50が構成されている。電源装置50は、例えば、電池パック、無停電電源装置、自然エネルギーを活用した発電装置やエンジンを動力源とする発電装置の余剰電力を蓄電する電力調整用の蓄電装置、及び負荷平準化電源等、種々の電源装置として用いられる。そして、電源装置50には、発電装置10や蓄電装置40から電力供給を受ける負荷装置20が接続されている。
A
発電装置10は、具体的には、例えば、太陽光発電装置(太陽電池)などの自然エネルギーを活用した発電装置やエンジンを動力源とする発電機などである。なお、電源装置50は、発電装置10の代わりに商用電源から電力供給を受ける構成であってもよい。
Specifically, the
蓄電装置40は、N個の蓄電体B1、B2,・・・、BNを直列に接続して構成されている。蓄電体B1、B2、・・・、BNは、図略のボックスに収納されている。また、蓄電体B1、B2、・・・、BNのそれぞれは、複数個の蓄電素子401を電気的に直列に接続して構成されている。各蓄電素子401としては、ニッケル水素電池などのアルカリ蓄電池、リチウムイオン電池などの有機電池、及び電気二重層キャパシタ等の蓄電素子を用いることができる。
The
蓄電素子401は、例えば図10のグラフG102に示すように、SOCの変化に対して端子電圧の変化が少なく、平坦な特性を有している。蓄電素子401は、図2のグラフG1,G2に示すように、充電停止後定常値になるまでの端子電圧の低下量が、蓄電量が増大するほど、すなわち満充電に近いほど大きい蓄電素子が用いられている。
For example, as shown in a graph G102 in FIG. 10, the
具体的には、蓄電素子401として、例えば正極活物質として、オリビン系リチウム複合リン酸塩の一例であるLiFePO4を用いたリチウムイオン二次電池を好適に用いることができる。なお、正極活物質は、例えば、LiXAYBZPO4(Aは、Me、Fe、Mn、Co、Ni、Cuのうち少なくとも一種、Bは、Mg、Ca、Sr、Sc、Y、Ti、Zr、V、Nb、Cr、Mo、W、Ag、Zn、In、Sn、Sbのうち少なくとも一種、0<X≦1、0.9≦Y≦1、0≦Z≦0.1)であってもよく、より好ましくはLixFePO4(0<x≦1)であってもよい。
Specifically, a lithium ion secondary battery using LiFePO 4 which is an example of an olivine-based lithium composite phosphate can be suitably used as the
正極活物質としてLiFePO4を用いたリチウムイオン二次電池は、例えば図10のグラフG102に示すように、広い領域でSOCの変化に対して端子電圧の変化が小さく平坦である。例えば、蓄電素子401として、SOCが10%から95%まで変化した場合における端子電圧の変化量が、0.01V以上、0.3V未満となる二次電池を用いることができる。
A lithium ion secondary battery using LiFePO 4 as a positive electrode active material is flat with a small change in terminal voltage with respect to a change in SOC in a wide region, for example, as shown in a graph G102 in FIG. For example, a secondary battery in which the amount of change in terminal voltage when the SOC changes from 10% to 95% is 0.01 V or more and less than 0.3 V can be used as the
また、本願発明者らは、図2に示すように、正極活物質としてLiFePO4を用いたリチウムイオン二次電池は、充電を停止した後における端子電圧の所定時間あたりの低下量が、SOCが大きくなるほど大きくなる性質を有することを、実験的に見出した。 In addition, as shown in FIG. 2, the inventors of the present application, as shown in FIG. 2, in the lithium ion secondary battery using LiFePO 4 as the positive electrode active material, the amount of decrease in the terminal voltage per predetermined time after stopping the charge is less than the SOC. It has been found experimentally that it has the property of becoming larger as it becomes larger.
図2は、蓄電素子401に充電電流を流した後、充電電流をゼロにしたとき(充電を停止したとき)の、端子電圧(OCV)の変化を説明するための説明図である。グラフG1はSOCが100%で充電を停止した場合を示し、グラフG2はSOCが70%で充電を停止した場合を示している。図2の縦軸は、蓄電素子401の端子電圧(OCV)を示し、横軸は、充電を停止してからの経過時間を示している。
FIG. 2 is an explanatory diagram for explaining a change in the terminal voltage (OCV) when the charging current is made zero after charging current is passed through the storage element 401 (when charging is stopped). Graph G1 shows a case where charging is stopped when the SOC is 100%, and graph G2 shows a case where charging is stopped when the SOC is 70%. The vertical axis in FIG. 2 indicates the terminal voltage (OCV) of the
このとき、本願発明者らは、充電を停止した後の端子電圧の低下カーブの傾き、すなわち充電を停止した後における端子電圧の所定時間あたりの低下量は、図2に示すように、蓄電素子401のSOCが小さいとき(グラフG2)よりも、蓄電素子401が満充電のとき(グラフG1)の方が、大きくなることを、実験的に見出した。
At this time, the inventors of the present application indicated that the slope of the terminal voltage drop curve after stopping the charging, that is, the amount of decrease in the terminal voltage per predetermined time after the charging was stopped, as shown in FIG. It was experimentally found that when the SOC of 401 is small (graph G2), the
なお、蓄電体の数、蓄電素子401の数、接続状態は、特に限定されるものではない。例えば、各蓄電体は、複数の蓄電素子401が直列、並列、あるいは直列と並列とが混在して接続されて、構成されていてもよい。また、各蓄電体が、それぞれ一つの蓄電素子401であってもよい。また、蓄電装置40の構成も上記に限定されるものではない。
Note that the number of power storage units, the number of
電源制御装置30は、例えば車載用のECU(Electric Control Unit)として構成されている。電源制御装置30は、放電部310、不均衡判定回路350、及び充放電制御回路340を備えている。また、不均衡判定回路350は、電圧検出部320、及び制御部330を備えている。
The power
充放電制御回路340は、例えば発電装置10で生じた余剰電力や負荷装置20で発生する回生電力を蓄電装置40へ充電する。また、負荷装置20の消費電流が急激に増大したり、または、発電装置10の発電量が低下し、負荷装置20が要求する電力が発電装置10の出力を超えたりすると、充放電制御回路340によって、蓄電装置40から不足した電力が負荷装置20へ供給される。また、充放電制御回路340は、制御部330からの制御信号に応じて、蓄電装置40の充電を停止したり、許可したりするようになっている。
The charge /
このように、充放電制御回路340によって蓄電装置40の充放電が制御されることで、通常の場合、蓄電装置40のSOCが20〜80%程度の範囲になるようにされている。あるいは、夜間電力の有効活用をした負荷平準化電源やプラグインハイブリット車などでは、蓄電装置40が、SOC 100%の状態まで充電されて、負荷装置20でエネルギーが必要な時に放電されるようになっている。
Thus, the charge / discharge of the
電圧検出部320は、蓄電体B1、B2、・・・、BNの各端子電圧V1、V2、・・・、VNを検出し、その検出値を制御部330へ出力する。図3は、図1に示す電圧検出部320の構成の一例を示すブロック図である。図3に示す電圧検出部320は、例えば、アナログデジタルコンバータ321(電圧測定部)と、切換回路322(切換部)とを備えている。なお、電圧測定部は、アナログデジタルコンバータに限られず、例えばコンパレータ等の電圧検出回路であってもよい。
The
切換回路322は、例えば複数のスイッチング素子を用いて構成されている。そして、切換回路322は、制御部330からの制御信号に応じて複数のスイッチング素子をオン、オフすることにより、蓄電体B1、B2、・・・、BNの各端子電圧V1、V2、・・・、VNのうち、いずれか一つを選択し、アナログデジタルコンバータ321へ出力する。
The
アナログデジタルコンバータ321は、切換回路322から出力された電圧をデジタル値に変換して制御部330へ出力する。
The analog-
これにより、制御部330は、切換回路322によって、端子電圧V1、V2、・・・、VNを順次選択させることにより、端子電圧V1、V2、・・・、VNをアナログデジタルコンバータ321によってデジタル値に変換させて、端子電圧V1、V2、・・・、VNを示すデータを取得するようにされている。
As a result, the
これにより、蓄電体の数に関わりなくアナログデジタルコンバータ321等の電圧測定部を一つ設けるだけでよいので、省スペース化や低コスト化が容易となる。
Accordingly, since only one voltage measuring unit such as the analog-
なお、例えば図4に示すように、電圧検出部320aを、端子電圧V1、V2、・・・、VNをそれぞれ検出するN個の電圧測定部323によって、構成してもよい。この場合、端子電圧V1、V2、・・・、VNを同時に検出することができるので、端子電圧V1、V2、・・・、VNの検出時間を短縮することができる。
For example, as shown in FIG. 4, the
放電部310は、N個の抵抗R1、R2、・・・、RNと、N個のトランジスタQ1、Q2、・・・、QNとを備えている。そして、抵抗R1とトランジスタQ1との直列回路が蓄電体B1と並列に接続され、抵抗R2とトランジスタQ2との直列回路が蓄電体B2と並列に接続され、以下同様に、抵抗とトランジスタとの直列回路が各蓄電体と並列に接続されている。
The discharging
トランジスタQ1、Q2、・・・、QNは、制御部330からの均等化放電信号SG1、SG2、・・・、SGNに応じて、それぞれオン、オフされるようになっている。そして、トランジスタQ1、Q2、・・・、QNがオンされると、当該オンされたトランジスタと並列接続されている蓄電体が、抵抗を介して放電されるようになっている。 The transistors Q1, Q2,..., QN are turned on and off in accordance with the equalized discharge signals SG1, SG2,. When the transistors Q1, Q2,..., QN are turned on, the power storage body connected in parallel with the turned-on transistors is discharged through a resistor.
制御部330は、例えば所定の演算処理を実行するCPU(Central Processing Unit)と、所定の制御プログラムが記憶されたROM(Read Only Memory)と、データを一時的に記憶するRAM(Random Access Memory)と、タイマ回路337と、これらの周辺回路等とを備えて構成されている。
The
そして、制御部330は、例えばROMに記憶された制御プログラムを実行することにより、傾き取得部331、第1予備判定部332、第2予備判定部333、第3予備判定部334、最終判定部335、及び強制放電制御部336として機能する。この場合、第1予備判定部332、第2予備判定部333、第3予備判定部334、及び最終判定部335が、不均衡判定部の一例に相当している。なお、充放電制御回路340や負荷装置20が、制御部330の一部、又は全部を含んで構成されていてもよい。
Then, the
傾き取得部331は、蓄電装置40の充電中に充放電制御回路340によって当該充電を停止させ、当該充電の停止中において、電圧検出部320により検出される蓄電体B1、B2、・・・、BNの端子電圧から当該端子電圧の所定時間、例えば単位時間あたりの低下量を示す電圧傾き情報を取得する。
The
第1予備判定部332は、第1予備判定処理として、充電の停止直後において、傾き取得部331によって取得された各電圧傾き情報相互間の差が、予め設定された第1判定値γ1を超えたとき、蓄電体B1、B2、・・・、BNの蓄電量の不均衡が生じていると予備的に判定する。
As the first preliminary determination process, the first
第2予備判定部333は、第2予備判定処理として、充電の停止から予め設定された設定時間βが経過したときにおいて、傾き取得部331によって取得された各電圧傾き情報相互間の差が、予め設定された第2判定値γ2を超えたとき、蓄電体B1、B2、・・・、BNの蓄電量の不均衡が生じていると予備的に判定する。
As the second preliminary determination process, the second
第3予備判定部334は、第3予備判定処理として、傾き取得部331により取得される各電圧傾き情報が予め設定された基準値εと等しくなったときの、充電の停止からの経過時間の相互間の差が、予め設定された第3判定値γ3を超えたとき、蓄電体B1、B2、・・・、BNの蓄電量の不均衡が生じていると予備的に判定する。
As the third preliminary determination process, the third
最終判定部335は、最終判定処理として、第1予備判定部332、第2予備判定部333、及び第3予備判定部334の全てが、不均衡が生じていると予備的に判定したとき、蓄電体B1、B2、・・・、BNの蓄電量に不均衡が生じていると最終的に判定する。
When the
強制放電制御部336は、最終判定部335によって不均衡が生じていると判定されたとき、電圧検出部320により検出される端子電圧V1、V2、・・・、VNが、それぞれ予め設定された目標電圧α2以下になるまで、放電部310によって蓄電体B1、B2、・・・、BNをそれぞれ放電させることにより、蓄電体B1、B2、・・・、BNにおける蓄電電荷量のばらつき、すなわち不均衡を低減する。
When the
タイマ回路337は、電圧検出部320によって、周期的に、例えば単位時間毎に端子電圧V1、V2、・・・、VNを検出させたり、充電停止からの経過時間を計時したりするために用いられる。
The
次に、図1に示す電源装置50の動作について説明する。図5〜図9は、図1に示す電源装置50の動作の一例を示すフローチャートである。まず、充放電制御回路340によって、発電装置10から蓄電装置40へ充電電流が供給されて、蓄電装置40の充電が開始される(ステップS1)。
Next, the operation of the
次に、制御部330からの制御信号に応じて、切換回路322によって、検出対象の端子電圧が順次切り替えられることで、電圧検出部320によって、蓄電体B1、B2、・・・、BNの各端子電圧V1、V2、・・・、VNが検出される(ステップS2)。なお、電圧検出部320aによって、端子電圧V1、V2、・・・、VNが同時に検出されるようにしてもよい。
Next, the
次に、第1予備判定部332によって、端子電圧V1、V2、・・・、VNが予め設定された基準電圧α1と比較される(ステップS3)。そして、端子電圧V1、V2、・・・、VNのうちいずれか一つでも基準電圧α1に満たなければステップS2へ戻って充電を継続しつつ端子電圧V1、V2、・・・、VNの検出を繰り返す(ステップS3でNO)。一方、端子電圧V1、V2、・・・、VNのすべてが基準電圧α1以上であれば(ステップS3でYES)、蓄電量の不均衡の予備的な判定を行うべくステップS4へ移行する。
Next, the first
これにより、蓄電体B1、B2、・・・、BNのすべてが、基準電圧α1以上に充電されてから、不均衡の判定が行われる。 Accordingly, the determination of imbalance is made after all of the power storage units B1, B2,..., BN are charged to the reference voltage α1 or higher.
後述するように、最終判定部335によって不均衡が生じていると判定されたとき、強制放電制御部336は、端子電圧が、それぞれ目標電圧α2以下になるまで蓄電体B1、B2、・・・、BNをそれぞれ放電させることにより、不均衡を低減する。従って、強制放電制御部336による放電の開始前に、蓄電体B1、B2、・・・、BNの端子電圧が目標電圧α2を下回っていた場合には、放電によって不均衡を低減することができない。
As will be described later, when the
しかし、基準電圧α1を、目標電圧α2以上の電圧値に設定しておくことにより、蓄電体B1、B2、・・・、BNの端子電圧を目標電圧α2以上とし、放電により不均衡を低減することが可能にされている。 However, by setting the reference voltage α1 to a voltage value equal to or higher than the target voltage α2, the terminal voltages of the power storage units B1, B2,... BN are set to be equal to or higher than the target voltage α2, and the imbalance is reduced by discharging. Has been made possible.
ステップS4において、第1予備判定部332によって、充電の停止を要求する制御信号が充放電制御回路340へ出力され、充放電制御回路340によって、蓄電装置40の充放電電流がゼロにされて、充電が停止される(ステップS4)。
In step S4, the first
そして、第1予備判定部332は、タイマ回路337の計時を開始させる(ステップS5)。そして、タイマ回路337によって、充電の停止からの経過時間が計時される。
Then, the first
次に、傾き取得部331は、電圧測定部323によって、所定時間毎、例えば単位時間毎に端子電圧V1、V2、・・・、VNを測定させる。そして、傾き取得部331は、単位時間毎に、端子電圧V1、V2、・・・、VNの前回測定値と、今回の測定値との差を、電圧傾き情報の一例である電圧変化量dV/dtとして算出する(ステップS6)。以降、第1,第2,及び第3予備判定処理が実行されている間、電圧変化量dV/dtの算出が継続的に実行される。
Next, the
なお、電圧変化量dV/dtは単位時間毎に測定される例に限られず、傾き取得部331が単位時間あたりの電圧変化量に換算してもよく、所定時間あたりの変化量のまま電圧傾き情報として用いてもよい。以下、端子電圧V1、V2、・・・、VNの各電圧変化量dV/dtを、電圧変化量dV(1),dV(2),・・・,dV(N)と称する。
Note that the voltage change amount dV / dt is not limited to the example measured every unit time, and the
次に、第1予備判定部332によって、変数nに、「1」が代入される(ステップS7)。そして、第1予備判定部332によって、dV(n)−dV(n+1)の絶対値、すなわち隣り合う蓄電体における電圧変化量dV/dtの差が、第1判定値γ1と比較される(ステップS8)。
Next, “1” is assigned to the variable n by the first preliminary determination unit 332 (step S7). Then, the first
そして、dV(n)−dV(n+1)の絶対値が第1判定値γ1より大きければ(ステップS8でYES)、蓄電電荷量に是正が必要な程度の不均衡が生じていると判定されて、第1判定フラグFlag1がオンされ(ステップS9)、第2、第3予備判定処理へ移行する。第2、第3予備判定処理は、並行して実行される。 If the absolute value of dV (n) −dV (n + 1) is larger than the first determination value γ1 (YES in step S8), it is determined that an imbalance that requires correction is generated in the stored charge amount. The first determination flag Flag1 is turned on (step S9), and the process proceeds to the second and third preliminary determination processes. The second and third preliminary determination processes are executed in parallel.
一方、dV(n)−dV(n+1)の絶対値が第1判定値γ1以下であれば(ステップS8でNO)、第1予備判定部332によって、変数nに「1」が加算される(ステップS10)。次に、第1予備判定部332によって、変数nと蓄電体数Nとが比較される(ステップS11)。
On the other hand, if the absolute value of dV (n) −dV (n + 1) is equal to or smaller than the first determination value γ1 (NO in step S8), the first
そして、変数nが蓄電体数Nに満たなければ(ステップS11でNO)、次の蓄電体について不均衡の判定を行うべく、再びステップS8へ移行する。一方、変数nが蓄電体数N以上であれば(ステップS11でYES)、すべての蓄電体についての不均衡の判定が終了したので、ステップS12へ移行する。 If the variable n is less than the number N of power storage units (NO in step S11), the process proceeds to step S8 again to determine the imbalance for the next power storage unit. On the other hand, if variable n is greater than or equal to the number N of power storage units (YES in step S11), the determination of imbalance for all power storage units is completed, and the process proceeds to step S12.
次に、ステップS12において、第1予備判定部332によって、タイマ回路337のタイマ値Tが、予め設定された監視時間Tlimと比較される(ステップS12)。監視時間Tlimは、例えば、充電を停止してから蓄電体B1、B2、・・・、BNの端子電圧V1、V2、・・・、VNが定常状態になるまでの時間が設定されている。
Next, in step S12, the first
すなわち、充電停止後、監視時間Tlim以上の時間が経過すると、端子電圧V1、V2、・・・、VNが定常状態になって変化しなくなる。そうすると、端子電圧の変化量に基づき不均衡の判定を行うことができなくなる。 That is, when the time equal to or longer than the monitoring time Tlim elapses after the charging is stopped, the terminal voltages V1, V2,..., VN are in a steady state and do not change. Then, it becomes impossible to determine imbalance based on the amount of change in terminal voltage.
そこで、タイマ値Tが監視時間Tlim以上になると(ステップS12でYES)、第2、第3予備判定処理に移行することなく強制終了する。一方、タイマ値Tが監視時間Tlimに満たなければ(ステップS12でNO)、第2、第3予備判定処理へ移行する。 Therefore, when the timer value T becomes equal to or longer than the monitoring time Tlim (YES in step S12), the process is forcibly terminated without shifting to the second and third preliminary determination processes. On the other hand, if the timer value T does not reach the monitoring time Tlim (NO in step S12), the process proceeds to the second and third preliminary determination processes.
次に、第2予備判定処理について説明する。図6は、第2予備判定処理の一例を示すフローチャートである。第2予備判定処理では、まず、第2予備判定部333によって、第1判定フラグFlag1がONしているか否かが判定される(ステップS21)。そして、第1判定フラグFlag1がONしていなければ(ステップS21でNO)、第2予備判定処理を終了して最終判定処理へ移行する。
Next, the second preliminary determination process will be described. FIG. 6 is a flowchart illustrating an example of the second preliminary determination process. In the second preliminary determination process, first, the second
なお、均等化処理のために充電が停止される時間が長時間になると、電源システム1の使用に支障が生じるため、監視時間Tlimは、電源システム1の使用上、均等化処理のために充電を停止しても差し支えない程度の時間を設定するようにしてもよい。
Note that if the time for which charging is stopped for the equalization process becomes long, the use of the
最終判定処理では、最終判定部335は、第1予備判定部332、第2予備判定部333、及び第3予備判定部334の全てが、不均衡が生じていると予備的に判定したとき、すなわち第1判定フラグFlag1、第2判定フラグFlag2、及び第3判定フラグFlag3のすべてがオンしているとき、蓄電体B1、B2、・・・、BNの蓄電量に不均衡が生じていると判定されるから、第1判定フラグFlag1がONしていなければ(ステップS21でNO)、この時点で最終判定部335で不均衡が生じていない判定がされることが明らかなので、ステップS22〜S28の実行を省略して処理負荷を軽減するようになっている。
In the final determination process, when the
一方、第1判定フラグFlag1がONしていれば(ステップS21でYES)、ステップS22へ移行する。 On the other hand, if the first determination flag Flag1 is ON (YES in step S21), the process proceeds to step S22.
次に、ステップS22において、第2予備判定部333によって、タイマ回路337のタイマ値Tが、設定時間βと比較される(ステップS22)。そして、タイマ値Tが設定時間β以上になると(ステップS22でYES)、第2予備判定部333によって、変数nに、「1」が代入される(ステップS23)。
Next, in step S22, the second
そして、第2予備判定部333によって、タイマ値Tが設定時間β以上になったとき、すなわち充電の停止から設定時間βが経過したときに、傾き取得部331で得られた電圧変化量dV/dtに基づき、dV(n)−dV(n+1)の絶対値、すなわち隣り合う蓄電体における電圧変化量dV/dtの差が算出され、第2判定値γ2と比較される(ステップS24)。
Then, when the timer value T becomes equal to or greater than the set time β by the second
そして、dV(n)−dV(n+1)の絶対値が第2判定値γ2より大きければ(ステップS24でYES)、蓄電電荷量に是正が必要な程度の不均衡が生じていると判定されて、第2判定フラグFlag2がオンされ(ステップS25)、最終判定処理へ移行する。 If the absolute value of dV (n) −dV (n + 1) is larger than the second determination value γ2 (YES in step S24), it is determined that an imbalance that requires correction is generated in the stored charge amount. Then, the second determination flag Flag2 is turned on (step S25), and the process proceeds to the final determination process.
一方、dV(n)−dV(n+1)の絶対値が第2判定値γ2以下であれば(ステップS24でNO)、第2予備判定部333によって、変数nに「1」が加算される(ステップS26)。次に、第2予備判定部333によって、変数nと蓄電体数Nとが比較される(ステップS27)。
On the other hand, if the absolute value of dV (n) −dV (n + 1) is equal to or smaller than the second determination value γ2 (NO in step S24), the second
そして、変数nが蓄電体数Nに満たなければ(ステップS27でNO)、次の蓄電体について不均衡の判定を行うべく、再びステップS24へ移行する。一方、変数nが蓄電体数N以上であれば(ステップS27でYES)、すべての蓄電体についての不均衡の判定が終了したので、ステップS28へ移行する。 If the variable n is less than the number N of power storage units (NO in step S27), the process proceeds to step S24 again to determine the imbalance for the next power storage unit. On the other hand, if variable n is equal to or greater than the number N of power storage units (YES in step S27), the determination of imbalance has been completed for all power storage units, and the process proceeds to step S28.
次に、ステップS28において、第2予備判定部333によって、ステップS12と同様に、タイマ回路337のタイマ値Tが監視時間Tlimと比較される(ステップS28)。そして、タイマ値Tが監視時間Tlim以上になると(ステップS28でYES)、最終判定処理に移行することなく強制終了する。一方、タイマ値Tが監視時間Tlimに満たなければ(ステップS28でNO)、最終判定処理へ移行する。
Next, in step S28, the second
次に、第3予備判定処理について説明する。図7は、第3予備判定処理の一例を示すフローチャートである。第3予備判定処理では、まず、第3予備判定部334によって、ステップS21と同様、第1判定フラグFlag1がONしているか否かが判定される(ステップS31)。そして、第1判定フラグFlag1がONしていなければ(ステップS31でNO)、第3予備判定処理を終了して最終判定処理へ移行する。
Next, the third preliminary determination process will be described. FIG. 7 is a flowchart illustrating an example of the third preliminary determination process. In the third preliminary determination process, first, similarly to step S21, the third
一方、第1判定フラグFlag1がONしていれば(ステップS31でYES)、ステップS32へ移行する。ステップS32では、第3予備判定部334によって、変数nに、「1」が代入される(ステップS32)。
On the other hand, if the first determination flag Flag1 is ON (YES in step S31), the process proceeds to step S32. In step S32, the third
次に、第3予備判定部334によって、傾き取得部331で得られた最新の電圧変化量dV(n)が、予め設定された基準値εと比較される(ステップS33)。そして、電圧変化量dV(n)が基準値ε以下であれば(ステップS33でYES)、第3予備判定部334によって、そのときのタイマ回路337のタイマ値Tが検出経過時間T(n)として例えばRAMに記憶されて(ステップS34)、ステップS35へ移行する。
Next, the third
電圧変化量dV(n)は、時間の経過に伴い徐々に減少するから、検出経過時間T(n)は、電圧変化量dV(n)が基準値εに達するまでの、充電停止からの経過時間を示している。 Since the voltage change amount dV (n) gradually decreases with time, the detection elapsed time T (n) has elapsed from the stop of charging until the voltage change amount dV (n) reaches the reference value ε. Shows time.
一方、電圧変化量dV(n)が基準値εを超えていれば(ステップS33でNO)、ステップS34を実行することなくステップS35へ移行する。 On the other hand, if the voltage change amount dV (n) exceeds the reference value ε (NO in step S33), the process proceeds to step S35 without executing step S34.
ステップS35では、第3予備判定部334によって、変数nに「1」が加算される(ステップS35)。次に、第3予備判定部334によって、変数nと蓄電体数Nとが比較される(ステップS36)。
In step S35, the third
そして、変数nが蓄電体数N以下であれば(ステップS36でNO)、次の蓄電体について検出経過時間T(n)を取得するべく、再びステップS33へ移行する。一方、変数nが蓄電体数Nを超えていれば(ステップS36でYES)、ステップS37へ移行する。 If variable n is less than or equal to the number N of power storage units (NO in step S36), the process proceeds to step S33 again in order to obtain the detected elapsed time T (n) for the next power storage unit. On the other hand, if the variable n exceeds the number N of power storage units (YES in step S36), the process proceeds to step S37.
次に、ステップS37において、第3予備判定部334によって、すべての蓄電体について、検出経過時間T(n)が記憶されたか否かが確認される(ステップS37)。そして、まだ検出経過時間T(n)が記憶されていない蓄電体があれば(ステップS37でNO)再びステップS33へ戻って検出経過時間T(n)の取得を続行する。一方、すべての蓄電体について、検出経過時間T(n)が記憶されていれば(ステップS37でYES)ステップS38へ移行する。
Next, in step S37, the third
次に、ステップS38において、第3予備判定処理によって、変数nが、1〜(蓄電体数N−1)の範囲について、T(n)−T(n+1)の絶対値、すなわち隣り合う蓄電体における検出経過時間の差が、第3判定値γ3と比較される(ステップS38)。検出経過時間は、充電を停止したときの蓄電量によって変化するから、各蓄電体の蓄電量の差が大きいほど、T(n)−T(n+1)の絶対値も大きくなる。 Next, in step S38, the variable n is an absolute value of T (n) -T (n + 1), i.e., adjacent power storage units, in the range of 1 to (number of power storage units N-1) by the third preliminary determination process. The difference in detection elapsed time at is compared with the third determination value γ3 (step S38). Since the detection elapsed time changes depending on the amount of electricity stored when charging is stopped, the absolute value of T (n) −T (n + 1) increases as the difference in the amount of electricity stored in each power storage unit increases.
そして、T(n)−T(n+1)の絶対値が第3判定値γ3より大きければ(ステップS38でYES)、蓄電電荷量に是正が必要な程度の不均衡が生じていると判定されて、第3判定フラグFlag3がオンされ(ステップS39)、最終判定処理へ移行する。 If the absolute value of T (n) −T (n + 1) is larger than the third determination value γ3 (YES in step S38), it is determined that an imbalance that requires correction is generated in the stored charge amount. The third determination flag Flag3 is turned on (step S39), and the process proceeds to the final determination process.
一方、T(n)−T(n+1)の絶対値が第3判定値γ3以下であれば(ステップS38でNO)、第3予備判定部334によって、ステップS12と同様に、タイマ回路337のタイマ値Tが監視時間Tlimと比較される(ステップS40)。そして、タイマ値Tが監視時間Tlim以上になると(ステップS40でYES)、最終判定処理に移行することなく第3予備判定処理を強制終了する。一方、タイマ値Tが監視時間Tlimに満たなければ(ステップS40でNO)、最終判定処理へ移行する。
On the other hand, if the absolute value of T (n) −T (n + 1) is equal to or smaller than the third determination value γ3 (NO in step S38), the timer of the
なお、ステップS38において、各蓄電体の電圧変化量dV/dtが、基準値εに至るまでの到達時間差を、隣接する蓄電体間の到達時間差として求める例を示したが、各蓄電体における最大到達時間(Tmax)と最小到達時間(Tmin)との差としてもよく、平均到達時間(Tave)と各蓄電体の到達時間の差としてもよく、最大および最小到達時間と平均到達時間の差としてもよい。 In step S38, an example is shown in which the difference in arrival time until the voltage change amount dV / dt of each storage battery reaches the reference value ε is obtained as the arrival time difference between adjacent storage batteries. It may be the difference between the arrival time (Tmax) and the minimum arrival time (Tmin), or may be the difference between the average arrival time (Tave) and the arrival time of each power storage unit, and the difference between the maximum and minimum arrival times and the average arrival time Also good.
次に、最終判定処理の一例について説明する。図8は、最終判定処理の一例を示すフローチャートである。最終判定処理では、まず、最終判定部335によって、第1判定フラグFlag1、第2判定フラグFlag2、及び第3判定フラグFlag3がすべてオンされているか否かが判定される(ステップS51)。
Next, an example of the final determination process will be described. FIG. 8 is a flowchart illustrating an example of the final determination process. In the final determination process, first, the
そして、第1判定フラグFlag1、第2判定フラグFlag2、及び第3判定フラグFlag3がすべてオンの場合(ステップS51でYES)、各蓄電体間に均等化が必要な不均衡が生じていると判定されて、均等化フラグFlag4がオンされ(ステップS52)、均等化処理へ移行する。一方、第1判定フラグFlag1、第2判定フラグFlag2、及び第3判定フラグFlag3のうち、ひとつでもオフの場合、各蓄電体間には均等化が必要な不均衡は生じていないと判定されて、均等化フラグFlag4がオフされ(ステップS53)、均等化処理へ移行する。 If all of the first determination flag Flag1, the second determination flag Flag2, and the third determination flag Flag3 are on (YES in Step S51), it is determined that an imbalance that requires equalization has occurred between the power storage units. Then, the equalization flag Flag4 is turned on (step S52), and the process proceeds to equalization processing. On the other hand, when any one of the first determination flag Flag1, the second determination flag Flag2, and the third determination flag Flag3 is off, it is determined that there is no imbalance that requires equalization between the electric storage units. The equalization flag Flag4 is turned off (step S53), and the process proceeds to equalization processing.
次に、均等化処理の一例について説明する。図9は、均等化処理の一例を示すフローチャートである。まず、強制放電制御部336が、均等化フラグFlag4がオンされているかどうか判定する(ステップS61)。次に均等化フラグFlag4がオンしていると判定された場合(ステップS61でYES)、強制放電制御部336は、均等化放電信号SG1、SG2、・・・、SGNをすべてオンしてトランジスタQ1、Q2、・・・、QNをオンさせることで、均等化処理を開始する(ステップS62)。
Next, an example of equalization processing will be described. FIG. 9 is a flowchart illustrating an example of equalization processing. First, the forced
これにより、上述の最終判定処理において、異なる3つの第1予備判定処理、第2予備判定処理、及び第3予備判定処理のすべてで各蓄電体間に均等化が必要な不均衡が生じていると判定されて、均等化フラグFlag4がオンされた場合のみ、ステップS62以降の均等化処理が開始されるので、不均衡の判定の確実性が向上し、誤判定による均等化処理の多発を防止することができる。 As a result, in the above-described final determination process, an imbalance that requires equalization among the power storage units occurs in all of the three different first preliminary determination processes, the second preliminary determination process, and the third preliminary determination process. Only when the equalization flag Flag4 is turned on, the equalization processing after step S62 is started, so that the certainty of the determination of imbalance is improved and the frequent occurrence of equalization processing due to erroneous determination is prevented. can do.
均等化処理による放電の実行中は、発電装置10から負荷装置20へ電力供給できない。また、均等化処理による放電の実行が多発すると、蓄電体が頻繁に放電されることとなり、エネルギーの損失増大や、蓄電体の充放電サイクル数の増大による劣化を招くこととなるが、誤判定による均等化処理の多発を防止することで、このような不都合が生じるおそれを低減することができる。
While discharging by the equalization process is being performed, power cannot be supplied from the
なお、上述の最終判定処理において、第1予備判定処理、第2予備判定処理、及び第3予備判定処理のうち、いずれかひとつにおいて各蓄電体間に均等化が必要な不均衡が生じていると判定された場合に、均等化フラグFlag4をオンする構成としてもよい。この場合、不均衡の検出の漏れを低減することができる。 In the final determination process described above, any one of the first preliminary determination process, the second preliminary determination process, and the third preliminary determination process has an imbalance that requires equalization between the power storage units. If it is determined that, the equalization flag Flag4 may be turned on. In this case, the leakage of imbalance detection can be reduced.
次に、強制放電制御部336は、均等化処理を開始後、端子電圧V1、V2、・・・、VNの検査を開始し(ステップS63)、それと同時にタイマ回路337をスタートさせる(ステップS64)。そして、強制放電制御部336は、変数nに「1」を代入して1番目の蓄電体から電圧検査を開始し(ステップS65)、n番目の均等化放電信号SGnがオンしているか否かを判定する(ステップS66)。
Next, after starting the equalization process, the forced
そして、均等化放電信号SGnがオフであれば(ステップS66でNO)ステップS69へ移行する一方、均等化放電信号SGnがオンしていれば(ステップS66でYES)、強制放電制御部336は、n番目の端子電圧Vnが目標電圧α2以下かどうか判定する(ステップS67)。そして、端子電圧Vnが目標電圧α2を超えていれば(ステップS67でNO)ステップS69へ移行する一方、端子電圧Vnが目標電圧α2以下であれば(ステップS67でYES)、強制放電制御部336は、均等化放電信号SGnをオフ(トランジスタQnをオフ)して蓄電体Bnの放電を終了し、その蓄電体番号nと終了時刻を保存する(ステップS68)。
If the equalization discharge signal SGn is off (NO in step S66), the process proceeds to step S69. On the other hand, if the equalization discharge signal SGn is on (YES in step S66), the forced
ステップS69において、強制放電制御部336は、変数nに「1」加算し(ステップS69)、変数nと蓄電体数Nとを比較する(ステップS70)。
In step S69, the forced
そして、変数nが蓄電体数N以下であれば(ステップS70でNO)、次の蓄電体について端子電圧の検査をするべくステップS66へ移行する。一方、変数nが蓄電体数Nを超えていれば(ステップS70でYES)、ステップS71へ移行する。 If variable n is equal to or less than the number N of power storage units (NO in step S70), the process proceeds to step S66 to check the terminal voltage of the next power storage unit. On the other hand, if variable n exceeds the number N of power storage units (YES in step S70), the process proceeds to step S71.
次に、ステップS71において、ステップS12と同様に、強制放電制御部336によって、タイマ回路337のタイマ値Tが監視時間Tlimと比較される(ステップS71)。そして、タイマ値Tが監視時間Tlim以上になると(ステップS71でYES)、均等化処理を強制的に終了する。一方、タイマ値Tが監視時間Tlimに満たなければ(ステップS71でNO)、まだオンしている均等化放電信号が有るか否か、すなわちまだ放電中の蓄電体が有るか否かが判定される(ステップS72)。
Next, in step S71, as in step S12, the forced
そして、まだ放電中の蓄電体が有れば(ステップS72でYES)、ステップS65〜S72の処理を繰り返す一方、放電中の蓄電体が無ければ(ステップS72でNO)、均等化処理を終了する。 If there is still a discharging power storage unit (YES in step S72), the processes of steps S65 to S72 are repeated. On the other hand, if there is no discharging power storage unit (NO in step S72), the equalization process is terminated. .
以上、ステップS1〜S53の処理により、従来の蓄電素子およびブロック間の電圧差ではなく、蓄電量に応じて変化する電圧変化量dV/dtに基づく複数の検査方法である第1予備判定処理、第2予備判定処理、及び第3予備判定処理に基づいて、蓄電体の蓄電量のバラツキを判定するので、蓄電量(SOC)の変化に対するOCV(開放電圧)の変化が小さい蓄電素子を用いた場合であっても、蓄電量のバラツキの判定精度を向上することができる。 As described above, the first preliminary determination process, which is a plurality of inspection methods based on the voltage change amount dV / dt that changes according to the charged amount, not the voltage difference between the conventional power storage element and the block, by the processing of steps S1 to S53. Based on the second preliminary determination process and the third preliminary determination process, the variation in the storage amount of the power storage unit is determined. Therefore, a storage element having a small change in OCV (open voltage) with respect to the change in the storage amount (SOC) was used. Even in this case, it is possible to improve the determination accuracy of the variation in the amount of stored electricity.
なお、第1予備判定処理、第2予備判定処理、及び第3予備判定処理、すなわち充電停止直後の電圧変化、所定時間後の電圧変化量、及び所定量の電圧変化量になるまでの時間を活用する例を示したが、第1予備判定処理、第2予備判定処理、及び第3予備判定処理のうち任意の2つの処理のみを用いて、2つの処理において蓄電量の不均衡が予備判定された場合に、最終的に蓄電量の不均衡が生じていると判定するようにしてもよい。また、第1予備判定処理、第2予備判定処理、及び第3予備判定処理以外の判定方法を組み合わせてもよい。 The first preliminary determination process, the second preliminary determination process, and the third preliminary determination process, that is, the voltage change immediately after stopping charging, the voltage change amount after a predetermined time, and the time until the voltage change amount of a predetermined amount are reached. Although an example of utilizing was shown, using only two arbitrary processes among the first preliminary determination process, the second preliminary determination process, and the third preliminary determination process, the power storage amount imbalance is preliminary determined in the two processes In such a case, it may be determined that an imbalance of the amount of power storage has finally occurred. Also, determination methods other than the first preliminary determination process, the second preliminary determination process, and the third preliminary determination process may be combined.
また、必ずしも複数の予備判定部を備える必要はない。例えば、不均衡判定部として、第1予備判定部332、第2予備判定部333、及び第3予備判定部334のうちいずれか1つを備え、最終判定部335を備える代わりに当該1つの予備判定部で第1判定フラグFlag1、第2判定フラグFlag2、及び第3判定フラグFlag3の代わりに均等化フラグFlag4をオンするようにしてもよい。
Further, it is not always necessary to provide a plurality of preliminary determination units. For example, as the imbalance determination unit, any one of the first
そして、蓄電量の不均衡のバラツキを検出した場合、均等化処理によって不均衡を低減することができるので、蓄電装置40の寿命劣化を抑制することが可能となる。これにより、電源装置50を長寿命化することが容易となる。
When a variation in the amount of stored electricity is detected, the imbalance can be reduced by the equalization process, so that it is possible to suppress the life deterioration of the
なお、判定に用いた第1判定値γ1、第2判定値γ2、及び第3判定値γ3は、蓄電装置40の蓄電量(SOC)により補正された値を用いてもよく、特に蓄電装置40の蓄電量(SOC)及び温度に応じて補正されるのが好ましい。
Note that the first determination value γ1, the second determination value γ2, and the third determination value γ3 used for the determination may be values corrected based on the storage amount (SOC) of the
なお、図1に示す電源装置50の構成は上記に限定されるものではなく、同等の機能を有するものであればかまわない。例えば、制御部330は、上述の各種処理を具現化させるプログラムをインストールし、このプログラムを実行することによって実現することができる。
The configuration of the
更に、充放電制御回路340が、制御部330としても機能する態様が考えられる。この態様においては、制御部330は、充放電制御回路340を構成するマイクロコンピュータに、図5〜図9に示す各種処理を具現化させるプログラムをインストールし、このプログラムを実行することによって、実現することができる。
Furthermore, a mode in which the charge /
また、蓄電装置の均等化開始判定は、制御部330に限定するものでなく、制御部330から蓄電素子情報を得て充放電制御回路340や負荷装置20で行ってもよく、その他であっても問題ない。
Further, the determination of the equalization start of the power storage device is not limited to the
尚、本実施例の判定に使用したdV/dtの算出周期を1秒ごととしたが、任意の値としてよく、さらに所定間隔のdV/dt値の平均値としてもよい。 In addition, although the calculation cycle of dV / dt used for the determination of the present embodiment is 1 second, it may be an arbitrary value or may be an average value of dV / dt values at predetermined intervals.
さらに蓄電体間の電圧差を求める方法としては、隣接する蓄電体間の差としたが、蓄電体間の最大電圧降下量と最小電圧降下量の差としてもよく、平均の電圧降下量と各蓄電体の電圧降下量の差としてもよく、最大および最小電圧降下量と平均電圧降下量の差としてもよい。 Furthermore, as a method for obtaining the voltage difference between the storage batteries, the difference between the adjacent storage batteries is used. However, the difference between the maximum voltage drop amount and the minimum voltage drop amount between the storage batteries may be used. It may be a difference in the voltage drop amount of the power storage unit, or may be a difference between the maximum and minimum voltage drop amounts and the average voltage drop amount.
また、均等化処理において、固定抵抗を用いた抵抗放電により、電圧データを監視しながら目標電圧値まで定抵抗放電を行う例を示したが、可変抵抗を用いて放電量を調節することで均等化処理を行ってもよく、あるいは所定電圧値まで充電することで均等化処理を行うようにしてもよい。 Moreover, in the equalization process, an example in which constant resistance discharge is performed up to the target voltage value while monitoring voltage data by resistance discharge using a fixed resistor has been shown. The equalization process may be performed, or the equalization process may be performed by charging to a predetermined voltage value.
今回開示した本発明の実施の形態は、例示であってこれに限定されるものではない。 The embodiment of the present invention disclosed this time is illustrative and is not limited to this.
本発明における蓄電装置の不均衡判定回路、これを用いた電源装置、及び不均衡判定法法は、蓄電装置の均等化処理を有する電源および機器に有効であり、産業上の利用可能性を有するものである。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The power storage device imbalance determination circuit, the power supply device using the power storage device, and the imbalance determination method according to the present invention are effective for power supplies and devices having a power storage device equalization process and have industrial applicability. Is.
1 電源システム
10 発電装置
20 負荷装置
30 電源制御装置
40 蓄電装置
50 電源装置
310 放電部
320,320a 電圧検出部
321 アナログデジタルコンバータ
322 切換回路
323 電圧測定部
330 制御部
331 取得部
332 第1予備判定部
333 第2予備判定部
334 第3予備判定部
335 最終判定部
336 強制放電制御部
337 タイマ回路
340 充放電制御回路
350 不均衡判定回路
401 蓄電素子
B1、B2、・・・、BN 蓄電体
Flag1 第1判定フラグ
Flag2 第2判定フラグ
Flag3 第3判定フラグ
Flag4 均等化フラグ
Q1、Q2、・・・、QN トランジスタ
R1、R2、・・・、RN 抵抗
SG1、SG2、・・・、SGN 均等化放電信号
T タイマ値
V1、V2、・・・、VN 端子電圧
dV(1),dV(2),・・・,dV(N) 電圧変化量
α1 基準電圧
α2 目標電圧
β 設定時間
γ1 第1判定値
γ2 第2判定値
γ3 第3判定値
ε 基準値
DESCRIPTION OF
Claims (15)
前記複数の蓄電体の充電中に当該充電を停止させると共に当該充電の停止中において前記電圧検出部により検出される各端子電圧から当該各端子電圧の所定時間あたりの変化量を示す電圧傾き情報をそれぞれ取得する傾き情報取得処理を行う傾き取得部と、
前記複数の蓄電体における蓄電量の不均衡が生じているか否かを、前記傾き取得部により取得される前記各端子電圧に対応する複数の電圧傾き情報を用いて判定する不均衡判定部と
を備えることを特徴とする不均衡判定回路。 A voltage detection unit for detecting a terminal voltage in each of the plurality of power storage units;
Voltage gradient information indicating a change amount of each terminal voltage per predetermined time from each terminal voltage detected by the voltage detection unit while stopping the charging while charging the plurality of power storage units. An inclination acquisition unit that performs an inclination information acquisition process to be acquired;
An imbalance determining unit that determines whether or not an imbalance in the amount of electricity stored in the plurality of power storage units has occurred using a plurality of pieces of voltage gradient information corresponding to the terminal voltages acquired by the gradient acquiring unit; An imbalance determination circuit comprising:
前記複数の蓄電体における蓄電量の不均衡が生じているか否かを、前記傾き取得部により取得される複数の電圧傾き情報を用いて、互いに異なる判定処理によって予備的に判定する複数の予備判定部と、
前記複数の判定処理部による判定結果に基づいて、前記複数の蓄電体における蓄電量の不均衡が生じているか否かを最終的に判定する最終判定部と
を備えることを特徴とする請求項1記載の不均衡判定回路。 The imbalance determination unit
A plurality of preliminary determinations that preliminarily determine whether or not there is an imbalance in the amount of power storage in the plurality of power storage units, using a plurality of voltage gradient information acquired by the gradient acquisition unit by different determination processes And
2. A final determination unit that finally determines whether or not an imbalance of the amount of electricity stored in the plurality of power storage units has occurred based on determination results by the plurality of determination processing units. The imbalance determination circuit described.
前記充電の停止直後において、前記傾き取得部によって取得された各電圧傾き情報相互間の差が、予め設定された第1判定値を超えたとき、前記不均衡が生じていると予備的に判定すること
を特徴とする請求項2記載の不均衡判定回路。 One of the plurality of preliminary determination units is:
Immediately after the charging is stopped, when the difference between the pieces of voltage gradient information acquired by the gradient acquisition unit exceeds a preset first determination value, it is preliminarily determined that the imbalance has occurred. The imbalance determination circuit according to claim 2, wherein:
前記充電の停止から予め設定された設定時間経過したときにおいて、前記傾き取得部によって取得された各電圧傾き情報相互間の差が、予め設定された第2判定値を超えたとき、前記不均衡が生じていると予備的に判定すること
を特徴とする請求項2又は3記載の不均衡判定回路。 One of the plurality of preliminary determination units is:
When a preset set time has elapsed since the stop of charging, when the difference between the respective voltage slope information acquired by the slope acquisition unit exceeds a preset second determination value, the imbalance The imbalance determination circuit according to claim 2, wherein the determination is made in advance as follows.
前記傾き取得部により取得される各電圧傾き情報が予め設定された基準値と等しくなったときの、前記充電の停止からの経過時間の相互間の差が、予め設定された第3判定値を超えたとき、前記不均衡が生じていると予備的に判定すること
を特徴とする請求項2〜4のいずれか1項に記載の不均衡判定回路。 One of the plurality of preliminary determination units is:
When each voltage gradient information acquired by the gradient acquisition unit becomes equal to a preset reference value, a difference between elapsed times from the stop of charging is set to a preset third determination value. 5. The imbalance determination circuit according to claim 2, wherein when it exceeds, it is preliminarily determined that the imbalance occurs.
前記複数の予備判定部の全てが、前記不均衡が生じていると判定したとき、前記不均衡が生じていると最終的に判定すること
を特徴とする請求項2〜5のいずれか1項に記載の不均衡判定回路。 The final determination unit
When all of the plurality of preliminary determination units determine that the imbalance has occurred, the preliminary determination unit finally determines that the imbalance has occurred. The imbalance determination circuit described in 1.
前記複数の予備判定部のうち少なくとも一つが、前記不均衡が生じていると判定したとき、前記不均衡が生じていると最終的に判定すること
を特徴とする請求項2〜5のいずれか1項に記載の不均衡判定回路。 The final determination unit
When at least one of the plurality of preliminary determination units determines that the imbalance has occurred, it finally determines that the imbalance has occurred. 2. The imbalance determination circuit according to item 1.
充電を停止した後における端子電圧の所定時間あたりの低下量が、蓄電量が増大するほど大きくなるものであること
を特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載の不均衡判定回路。 The power storage unit is
The imbalance determination circuit according to any one of claims 1 to 7, wherein the amount of decrease in the terminal voltage per predetermined time after the charging is stopped increases as the amount of stored electricity increases. .
正極活物質として、オリビン系リチウム複合リン酸塩を用いたリチウムイオン二次電池であること
を特徴とする請求項8記載の不均衡判定回路。 The power storage unit is
The imbalance determination circuit according to claim 8, which is a lithium ion secondary battery using olivine-based lithium composite phosphate as the positive electrode active material.
LiXAYBZPO4
(Aは、Me、Fe、Mn、Co、Ni、Cuのうち少なくとも一種、
Bは、Mg、Ca、Sr、Sc、Y、Ti、Zr、V、Nb、Cr、Mo、W、Ag、Zn、In、Sn、Sbのうち少なくとも一種、0<X≦1、0.9≦Y≦1、0≦Z≦0.1)であること
を特徴とする請求項9記載の不均衡判定回路。 The positive electrode active material is
Li X A Y B Z PO 4
(A is at least one of Me, Fe, Mn, Co, Ni, Cu,
B is at least one of Mg, Ca, Sr, Sc, Y, Ti, Zr, V, Nb, Cr, Mo, W, Ag, Zn, In, Sn, and Sb, 0 <X ≦ 1, 0.9 <= Y <= 1, 0 <= Z <= 0.1) The imbalance determination circuit of Claim 9 characterized by the above-mentioned.
前記電圧検出部によって検出された各端子電圧が、予め設定された基準電圧を超えた場合、前記傾き情報取得処理を行うこと
を特徴とする請求項1〜10のいずれか1項に記載の不均衡判定回路。 The inclination acquisition unit
The slope information acquisition process is performed when each terminal voltage detected by the voltage detection unit exceeds a preset reference voltage. Equilibrium judgment circuit.
前記各蓄電体の端子電圧を検出する複数の電圧測定部を備えること
を特徴とする請求項1〜11のいずれか1項に記載の不均衡判定回路。 The voltage detector is
The imbalance determination circuit according to claim 1, further comprising: a plurality of voltage measurement units that detect terminal voltages of the power storage units.
前記各蓄電体の端子電圧を検出する一つの電圧測定部と、
前記電圧測定部と前記各蓄電体との接続関係を切り換えて、前記電圧測定部により前記各蓄電体の端子電圧をそれぞれ検出させる切換部とを備えること
を特徴とする請求項1〜11のいずれか1項に記載の不均衡判定回路。 The voltage detector is
One voltage measuring unit for detecting a terminal voltage of each power storage unit;
12. A switching unit that switches a connection relationship between the voltage measuring unit and each power storage unit and causes the voltage measuring unit to detect a terminal voltage of each power storage unit. 12. The imbalance determination circuit according to claim 1.
前記複数の蓄電体と、
前記複数の蓄電体を、それぞれ放電させる放電部と、
前記不均衡判定部によって、前記不均衡が生じていると判定されたとき、前記電圧検出部により検出される端子電圧が、それぞれ予め設定された目標電圧以下になるまで、前記放電部によって前記各蓄電体を放電させる強制放電制御部と
を備えることを特徴とする電源装置。 An imbalance determination circuit according to any one of claims 1 to 13,
The plurality of power storage units;
A discharge part for discharging each of the plurality of power storage units;
When it is determined by the imbalance determining unit that the imbalance has occurred, each of the discharge voltages by the discharging unit until each terminal voltage detected by the voltage detecting unit is equal to or lower than a preset target voltage. A power supply apparatus comprising: a forced discharge control unit that discharges the power storage unit.
傾き取得部が、前記複数の蓄電体の充電中に当該充電を停止させると共に当該充電の停止中において前記電圧検出部により検出される各端子電圧から当該各端子電圧の所定時間あたりの変化量を示す電圧傾き情報をそれぞれ取得する傾き情報取得処理を行うステップと、
不均衡判定部が、前記複数の蓄電体における蓄電量の不均衡が生じているか否かを、前記傾き取得部により取得される前記各端子電圧に対応する複数の電圧傾き情報を用いて判定するステップと
を含むことを特徴とする不均衡判定方法。 A step of detecting a terminal voltage in each of the plurality of power storage units by the voltage detection unit;
The inclination acquisition unit stops the charging during charging of the plurality of power storage units, and calculates a change amount per predetermined time of each terminal voltage from each terminal voltage detected by the voltage detection unit while the charging is stopped. Performing a slope information acquisition process for acquiring each of the voltage slope information shown;
The imbalance determination unit determines whether or not an imbalance of the storage amount of the plurality of power storage units has occurred using a plurality of voltage gradient information corresponding to each terminal voltage acquired by the gradient acquisition unit. A method for determining imbalance, comprising the steps of:
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